湖北省恐龍蛋化石產出及埋藏特征

崔亞圣, 余浩宇*, 王 偉, 辛 杰, 李 樂, 吳 奎, 何衍鑫, 彭小桂

(1.湖北省地質科學研究院,湖北 武漢 430034; 2.資源與生態環境地質湖北省重點實驗室,湖北 武漢 430034;3.北京大學 地球與空間科學學院,北京 100871)

恐龍蛋具有堅實的外殼,是一類珍稀和奇特的古蛋類化石,是地質歷史時期的自然遺產和不可再生的地質古生物化石資源[1-2]。恐龍蛋化石的發現和研究,是開展地質科學、生命科學、古蛋類等學科及其他邊緣學科研究的重要素材,對于建立地層格架[3-4]、重建構造演化史[5-7]、恢復古環境[8-11]、探索恐龍的動物行為演化過程[12-14]甚至滅絕原因[15-17]都具有重要的科學意義。另外,恐龍蛋化石的研究保護工作可推動建設各級保護體系和地質公園[18-19],促進地方環境保護、旅游經濟等各方面的發展[20]。

湖北省是重要的恐龍蛋化石產地,省內首次發現恐龍蛋化石可追溯到1973年[21],十堰鄖縣(現鄖陽區)梅鋪公社工作人員在農業生產建設中發現了若干窩恐龍蛋化石,每窩有8、9個恐龍蛋化石。1988年,孝感安陸市村民開挖地基時發現24個恐龍蛋化石,經趙資奎等[22]研究,建立了新的屬種——樹枝蛋化石。1998年,周修高等[23]在十堰鄖陽區青龍山地區的上白堊統青龍山組中發現了大量的恐龍蛋化石,共計6屬8種。隨后,中國地質大學(武漢)、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所以及湖北省地質科學研究院在該地區開展了恐龍蛋化石的分類、地層構建、產地沉積環境研究、古環境分析以及化石產地保護等研究[24-28],研究發現恐龍蛋化石共計6科8屬15種,樹枝蛋科占絕大多數,主要產出于洪積相—湖泊相沉積體系的上白堊統陸相紅色碎屑巖中。同時,在青龍山土廟嶺修建了恐龍蛋化石原位保護館,2005年經原國土資源部批準為青龍山國家地質公園,2009年獲批為國家級科普教育基地。然而,前人工作重點集中在青龍山地區,對整個湖北省所有恐龍蛋化石的產出和埋藏特征缺乏系統性總結,成為進一步開展恐龍蛋化石研究的不利因素。

本次研究基于大量文獻調研和實地考察結果,以湖北省豐富的恐龍蛋化石資源為依托,對其分類、產地分布、產出層位等進行綜合研究,系統總結恐龍蛋化石的產出與埋藏特征,可為進一步開展恐龍蛋化石相關的地質科學、生命科學、古蛋類研究工作提供基礎信息。

1 產地地質背景

1.1 產地地理位置

湖北省已發現的恐龍蛋化石產地超過11處,分布在湖北省的西北部、西南部和中部(圖1)。鄂西北主要分布在十堰鄖陽—鄖西地區,包括鄖西王家院,鄖陽白泉村、白浪、西王村、青龍山、茶店敖家洼,丹江口溫坪等產地。鄂西南包括宜昌夷陵窯灣鄉、宜都姚店鎮和恩施來鳳紅花香口壩等產地。鄂中僅有孝感安陸王店鎮1處產地。此外,部分區域地質調查報告中還記錄了竹山—房縣地區和隨州—棗陽地區發現了零星的恐龍蛋蛋殼碎片化石。

1.鄖西王家院;2.鄖陽白泉村;3.鄖陽白浪;4.鄖陽西王村;5.鄖陽青龍山;6.鄖陽茶店敖家洼;7.丹江口溫坪;8.安陸王店鎮;9.夷陵窯灣鄉;10.宜都姚店鎮;11.來鳳紅花香口壩

1.2 產蛋盆地和層位

湖北省產出恐龍蛋化石的盆地主要有鄖西—鄖陽盆地(后文簡稱兩鄖盆地)、淅川滔河盆地、李官橋盆地和江漢盆地(圖1),恩施盆地、來鳳盆地和宜都一帶也發現有少量的恐龍蛋及其蛋殼碎片化石。根據趙資奎等[26,29-31]建立的恐龍蛋化石分類系統,湖北省恐龍蛋化石共計有6科8屬15種[26-28],其中樹枝蛋科占絕大多數(表1)。

表1 湖北省恐龍蛋化石產蛋盆地和層位

1.2.1兩鄖盆地

兩鄖盆地位于湖北省西北部,鄖西與鄖陽盆地不連續,兩者被斷層切割開,東至李官橋,西至鄖西。構造上位于南秦嶺東端,呈NW-SE向展布,晚白堊世時期沉積了一套紫紅、紅褐色碎屑巖,即寺溝組(K2s)[32]。盆地內現有3處恐龍蛋化石產地:鄖陽青龍山、鄖西金銀山和鄖陽茶店敖家洼。

寺溝組與下伏下南華統武當群(Nh1W)呈角度不整合接觸,上覆第四系沉積物。按照巖性分為上、下兩段,下段以礫巖、砂礫巖為主,夾含礫砂巖、粉砂巖;上段以鈣質粉砂巖為主,夾粉砂質泥巖,局部夾膏鹽巖層。組內產出大量恐龍蛋化石,具體有土廟嶺扁圓蛋、鄖縣扁圓蛋、沈氏扁圓蛋、柱狀扁圓蛋、寧夏蜂窩蛋、賀家溝假棱柱形蛋、臥龍山假棱柱形蛋、二連副圓形蛋、樹枝蛋未定種(鄖西金銀山)和樹枝蛋未定種(鄖陽茶店敖家洼)[23-28]。

1.2.2淅川滔河盆地

淅川滔河盆地絕大部分位于河南省淅川縣,只有盆地南緣西側位于湖北省鄖陽區,面積約450 km2。構造上位于南秦嶺東端,呈NW-SE向展布,晚白堊世時期沉積了一套紫紅、紅褐色碎屑巖,自下而上劃分為高溝組(K2g)、馬家村組(K2m)和寺溝組[33]。截至目前,盆地內已發現恐龍蛋化石產地10余處,其中有2處位于湖北省,即鄖陽白浪和鄖陽西王村,恐龍蛋化石產出于高溝組和馬家村組。

馬家村組與上白堊統高溝組呈連續沉積,巖性為一套雜色、棕紅色鈣質粉砂巖、細砂巖,夾薄層狀中粗砂巖、砂礫巖及不穩定的棕紅色砂質泥灰巖,含豐富的鈣質結核。產出的恐龍蛋化石有滔河扁圓蛋。

1.2.3李官橋盆地

李官橋盆地位于河南省淅川倉房、香花及均縣一帶,與湖北省鄖陽區青龍山盆地斷續相連,為中—新生代盆地,面積約500 km2。構造上位于秦嶺東段南側,盆內沉積了一套暗灰、褐紅色粉砂巖、粉砂質泥質、鈣質砂質泥巖、中粗砂巖,夾砂礫巖、礫巖、透鏡狀泥灰巖,含鈣質結核,其中上白堊統地層為胡崗組(K2h)[34]。盆地內有1處恐龍蛋化石產地,即丹江口溫坪,恐龍蛋化石產出于胡崗組。

胡崗組的巖性可分為上、下兩部分,下部為暗灰紅色礫巖,局部夾棕紅色鈣質粉砂巖、細砂巖,無層理或微具層理;上部為褐紅色粉砂巖、粉砂質泥巖夾透鏡狀礫巖、砂礫巖、粗礫巖等,局部夾薄層狀泥灰巖,普遍含鈣質。產出的恐龍蛋化石有長形長形蛋、安氏長形蛋和瑤屯巨型蛋相似種[28]。

1.2.4江漢盆地

江漢盆地主要指江漢平原及其周緣地區,分布面積為3 000 km2左右。下部為類磨拉石建造,上部為內陸河湖相紅色建造及內陸鹽湖含鹽建造。該盆地內有1處恐龍蛋化石產地,即安陸王店鎮,位于江漢盆地東部云應凹陷北緣。恐龍蛋化石產出于公安寨組(K2E1g)。

公安寨組巖性為棕紅色薄—中層狀細砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖,夾棕紅色、灰綠色砂質泥巖及劣質石膏層。產出的恐龍蛋化石有王店樹枝蛋[22]。

2 產出特征

2.1 產蛋層巖性特征

湖北省恐龍蛋化石均產出于整體呈現為洪積相—湖泊相沉積體系的上白堊統陸相紅色碎屑巖中,其沉積環境具體可劃分為洪積扇、分枝河道(辮狀河)、洪泛平原、湖泊等,賦存巖性主要為粉—細砂巖、含鈣質結核粉—細砂巖和含礫中—粗砂巖3種類型(圖2)。

(1) 粉—細砂巖型。該種巖性多分布于洪積扇扇中的洪泛平原微相,特征為紫紅色、磚紅色粉—細砂巖,整體呈塊狀構造,幾乎未見層理。碎屑成分為石英和少量長石、巖屑,為基底式膠結,填隙物含量較高,碎屑顆粒呈漂浮狀,亮晶膠結物含量較少,主要為雜基,反映了洪泛平原沉積環境。代表產地有鄖陽青龍山、茶店敖家洼、白浪等。

(2) 含鈣質結核粉—細砂巖型。該種巖性多分布于洪積扇扇中的洪泛平原微相,特征為紫紅色、雜色粉細—中砂巖,富含鈣質結核,結核大小多為1～5 cm,呈姜狀、腎狀、不規則狀及塊狀等,分布不均勻;整體呈塊狀構造,未見層理。碎屑成分為石英和少量長石、巖屑,為基底式膠結,填隙物含量較高,碎屑顆粒呈漂浮狀,亮晶膠結物含量較少,主要為雜基,反映了洪泛平原沉積環境。代表產地有鄖陽白浪、西王村、青龍山等。

(3) 含礫中—粗砂巖型。該種巖性多分布于洪積扇扇根的重力流沉積微相,特征為紫紅色、棕紅色的成分復雜的礫巖層、砂礫巖層和含礫砂巖層,呈塊狀體,無層理。礫石成分主要為下伏武當群變質巖,分選性極差,大小混雜,呈棱角狀,反映了沖積扇扇根沉積環境,分布在斷陷盆地的邊緣。代表產地有鄖陽青龍山、茶店敖家洼等。

2.2 產出狀態及排列方式

湖北省恐龍蛋化石絕大多數產出狀態為蛋窩,代表產地為鄖陽青龍山、白浪、西王村、茶店敖家洼和鄖西金銀山、王家院(圖1)。只有少數產地產出離散的恐龍蛋和蛋殼碎片化石。總體反映出湖北省恐龍蛋化石保存完整、成窩性好的特征。

恐龍蛋化石在蛋窩中的排列方式反映了蛋窩保存的完整性以及恐龍產蛋的生活習性。湖北省恐龍蛋化石排列方式以交錯平行排列、多層平行排列和不規則排列為主(表1)。

交錯平行排列指恐龍蛋化石長軸方向一致,在同一個平面上前后交錯或者平行排列,蛋與蛋之間似等距分布,距離十分緊湊,代表為鄖陽白浪產地的似蜂窩蛋化石(圖3-a)。多層平行排列指恐龍蛋化石多層產出,相互疊置,交錯疊加,總體長軸方向一致或蛋化石層之間平行排列,代表為鄖西王家院產地的樹枝蛋化石(圖3-b)和鄖陽青龍山產地的樹枝蛋化石(圖3-c)。不規則排列指恐龍蛋化石在蛋窩中以不規則形狀排列,包括圓弧狀、不規則疊加等,是全國各個恐龍蛋化石產地都廣泛分布的一種排列方式,代表為鄖陽青龍山(圖3-d)、茶店敖家洼(圖3-e)、西王村(圖3-f)和安陸王店鎮產地的樹枝蛋。

a.交錯平行排列;b、c.多層平行排列;d、e.不規則排列(圓弧狀);f.不規則排列

3 討論

3.1 埋藏環境分析

世界上多數恐龍蛋化石普遍發現于河湖相沉積之中[14,24,35-37],少數見于古土壤、煤層、潮坪等其他的沉積環境[24,38-40],表明恐龍需要相對穩定的產蛋環境。湖北省恐龍蛋化石產出環境總體與其他地區相似,以鄖陽青龍山、西王村產地等為代表的恐龍蛋化石產出于鈣質含量相對較高的粉—中砂巖中,代表的是洪泛平原、辮狀河流邊灘沉積環境,水動力條件相對較弱,地勢相對平緩。在白堊紀干旱氣候條件下,周期性的洪泛事件形成洪泛平原,發育有相對松軟、細粒的沉積環境,為恐龍產蛋提供了有利場所,產蛋之后,恐龍蛋沒有足夠時間孵化,又被新的洪泛事件帶來的沉積物快速掩埋,如此周而復始,就形成了特別是以鄖陽青龍山為代表的大量集中、保存良好、成窩產出、多層分布,甚至數層疊壓的恐龍蛋化石群。

另外,湖北省恐龍蛋化石產出環境也與其他產地略有不同,以鄖陽青龍山、茶店敖家洼等產地為代表的部分恐龍蛋化石產出于含礫中—粗砂巖、砂礫巖中,代表的是沖—洪積扇扇根部位的重力流沉積環境,只有水流量減少、環境相對穩定之后,恐龍才有可能找到合適的產蛋地,反映了恐龍產蛋環境具有相當高的多樣性。

3.2 埋藏類型分析

恐龍蛋化石的埋藏是一系列物理化學及生物變化的復雜過程,根據湖北省恐龍蛋化石產出形態、蛋窩排列方式和沉積環境等來判斷,埋藏類型主要為原地埋藏,少數為異地埋藏。原地埋藏以鄖陽青龍山、西王村等產地為代表。恐龍蛋化石產出形態完整、成窩性好,在蛋窩中的排列方式相對規則,蛋殼未受到或只有輕微磨蝕,沉積環境為穩定的泛濫平原。異地埋藏以鄖陽青龍山產地為代表,恐龍蛋經歷了洪泛事件的短暫搬運,蛋窩整體結構相對完整,但出現了部分恐龍蛋化石輕微破損、蛋窩疊置的現象。另外,恐龍蛋殼碎片化石的產地,可能是由于恐龍孵化導致的破碎,也可能是異地埋藏經歷搬運導致的破碎。

3.3 恐龍生活習性推測

在鄖陽青龍山和白浪產地,均發現不止1種類型的恐龍蛋化石集中產出,反映出不同類型的恐龍在相對集中的某個時期,選擇在同一地區產蛋,推測具有相似生活習性的不同類型恐龍,以群居或雜居的方式在這種相對適宜的環境和諧相處。湖北省恐龍蛋化石以樹枝蛋化石為主,以蛋窩產出,每窩蛋化石數量相對較多,通常超過5個,反映其母體恐龍具有較高的產蛋率。湖北省占絕對優勢的恐龍蛋化石為樹枝蛋化石,產蛋位置和分布層位十分廣泛,但是其他類型的恐龍蛋化石僅在個別產蛋層和位置出現,表明當時古環境對恐龍的自然選擇異常強烈,使物種趨于特化。

4 結論

(1) 湖北省恐龍蛋化石具賦存量大、分布廣、數量多、類型豐富、埋藏淺、保存完整、成窩性好等特點。

(2) 湖北省恐龍蛋化石均產出于整體呈現為洪積相—湖泊相沉積體系的上白堊統陸相紅色碎屑巖中,其賦存巖性主要為粉—細砂巖、含鈣質結核粉—細砂巖和含礫中—粗砂巖等3種類型。恐龍蛋化石以蛋窩狀產出為主,在蛋窩中的排列方式主要為交錯平行排列、多層平行排列和不規則排列。

(3) 湖北省恐龍蛋化石多產出于泛濫平原沉積環境中,極少數產于洪積扇扇根重力流沉積環境中,以原地埋藏為主要埋藏類型,推測產樹枝蛋的母體恐龍具有較高的產蛋率,并有群居或雜居的習性,習慣于在固定環境集中產蛋。